WO2020059638A1 - スピーカ用振動板 - Google Patents

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WO2020059638A1
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diaphragm
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speaker diaphragm
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紳太郎 八巻
隆司 松村
実 堀口
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フォスター電機株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a speaker diaphragm suitable for use in headphones.
  • the speaker used for the headphone is required to be small and thin in accordance with the requirements of the feeling of wearing and the design, and therefore the diaphragm used for the speaker is also required to be thin. For this reason, the rigidity of the dome-shaped diaphragm is reduced due to the restriction that the total height of the dome portion must be reduced.
  • diaphragm materials such as synthetic polymers such as polyolefin and polyester, and those using new materials. Even today, there are many paper materials (cellulose) that are excellent in performance and cost. Used.
  • the diaphragm when the speaker is made thinner, the diaphragm also becomes closer to a plane with the thinner speaker, and it becomes difficult to secure the rigidity of the diaphragm made mainly of cellulose in shape, and split resonance occurs in the diaphragm. . Due to the influence of the split resonance, as shown in FIG. 6, a peak or a dip (peak or valley) occurs in a high frequency range, which causes a problem that the sound pressure decreases and the frequency characteristics deteriorate.
  • Patent Document 1 adopts a free edge structure in which a center cap portion and a cone portion are integrally formed.
  • the thickness of the diaphragm is increased in order to improve the rigidity, the entire thickness of a single component as in Patent Literature 1 is increased, the mass is increased more than necessary, and the sound pressure is reduced. .
  • Patent Document 2 employs a configuration in which a ring-shaped member as a separate component is provided on the outer periphery of the center cap portion. That is, the outer peripheral portion of the center cap portion is coupled to the inner peripheral portion of the ring-shaped member, and the edge portion is coupled to the outer peripheral portion of the ring-shaped member. There is a problem that alignment is difficult and the manufacturing process becomes complicated.
  • Patent Document 3 also discloses a configuration in which a ring-shaped member is joined to the outer periphery of the center cap portion.
  • the shape of the ring-shaped member is dome-shaped, and the thickness is at least twice the thickness of the center cap portion. To ensure that.
  • the ring-shaped member In the case of Patent Document 3, the ring-shaped member must be formed in a dome shape or the thickness thereof must be increased, so that the production is complicated, and when the thickness is increased, the mass is increased and the sound pressure is increased. There is a problem that it decreases.
  • Patent Document 4 adopts a configuration in which a reinforcing ring portion is joined to the inside of the outer peripheral portion of the center cap portion.
  • a reinforcing ring portion In this diaphragm, a reinforcing ring portion must be formed and joined so as to conform to the shape of the inside of the curved outer peripheral portion of the dome-shaped center cap portion. Is also complicated.
  • An embodiment of the present invention according to claim 2 is the speaker diaphragm according to claim 1, wherein the center cap portion has a dome shape, and the ring has the same shape as the cone portion on the front surface or the back surface of the cone portion. It is characterized by joining members.
  • a diaphragm fixing ring is joined to an outer peripheral portion of the edge.
  • An embodiment of the present invention according to claim 4 is the speaker diaphragm according to claim 1, wherein the body member and the ring member are formed by mixing biocellulose and carbon fiber with pulp. I do.
  • the cone portion to which the ring member is joined has a rising shape facing forward.
  • An embodiment of the present invention according to claim 6 is the speaker diaphragm according to claim 1, wherein the speaker diaphragm is for headphones.
  • the rigidity of the cone portion is improved by joining the ring member to the cone portion without changing the shape of the body member including the center cap portion and the cone portion on the outer periphery thereof. Therefore, the thickness of the cone portion of the body member can be uniformly controlled in the circumferential direction, the rigidity can be improved even if the body member is thin and lightweight, and the entire body can be joined even if the ring member is joined to the cone portion. Can suppress a decrease in sound pressure and attenuation in a high frequency range.
  • the rigidity of the outer peripheral portion of the body member that is, the cone portion
  • the split resonance point can be shifted to a higher frequency, and a decrease in sound pressure in the higher frequency can be prevented, thereby improving the frequency characteristics. it can.
  • the cone portion has a rising shape inclined toward the front surface (front of the speaker), positioning in the radial direction (centering) is easy, manufacturing is easy, and rigidity is improved if the rising shape is adopted.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of one embodiment of the present invention. It is an assembly perspective view same as the above. It is a top view same as the above. It is a half sectional view same as the above.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a frequency characteristic according to one embodiment of the present invention. It is an explanatory view of a conventional frequency characteristic.
  • the main use of the speaker diaphragm of the embodiment of the present invention is intended for headphones, and the material is preferably a paper material, and it is assumed that the speaker diaphragm is a free edge type speaker diaphragm.
  • reference numeral 1 denotes a body member of a diaphragm.
  • the body member 1 includes a dome-shaped center cap portion 1a and a flange-shaped cone portion 1b formed to protrude radially outward at an outer peripheral edge thereof.
  • Reference numeral 2 denotes a ring member.
  • the ring member 2 has substantially the same shape as the cone portion 1b, and is bonded to the cone portion 1b via a hot-press using a urethane or rubber-based adhesive, joined and integrated.
  • the ring member 2 is made of paper separately from the body member 1, is formed in a flat plate shape, and has a simple shape that is easy to manufacture.
  • the rigidity of the cone portion 1b can be increased without changing the shape of the cone portion.
  • a ring-shaped member it can be accurately bonded to the ring-shaped cone portion 1b of the body member 1, and the diaphragm can be configured uniformly in the circumferential direction.
  • the entire body member 1 can be moved in the same phase by bonding the ring member 2 over the entire circumference of the cone portion 1b of the body member 1.
  • the ring member 2 is bonded to the front surface of the cone portion 1b in FIG. 1, the bonding may be performed on either the front surface or the rear surface of the cone portion 1b.
  • the ring member 2 and the body member 1 including the center cap portion 1a and the cone portion 1b are preferably made of the same material, for example, pulp (cellulose) such as wood pulp or non-wood pulp with biocellulose and carbon fiber reinforcement.
  • pulp cellulose
  • the rigidity of the material is improved by mixing a predetermined amount of the material.
  • the reinforcing material is not limited to microfibers and carbon fibers, and other reinforcing materials can be used.
  • the optimal blending ratio of pulp with biocellulose and carbon fiber as a reinforcing material is appropriately selected according to the use of the speaker diaphragm.
  • reference numeral 3 denotes a ring-shaped and dome-shaped edge
  • reference numeral 4 denotes a metal diaphragm fixing ring.
  • the inner peripheral portion of the edge 3 is joined to the outer peripheral portion of the ring member 2 or the cone portion 1b via an adhesive, and the diaphragm fixing ring 4 is joined to the outer peripheral portion rear side of the edge 3 in the state shown in the drawing. May be joined to the front side.
  • FIG. 2 is a perspective view of an assembled state
  • FIG. 3 is a plan view.
  • FIG. 4 shows that a diaphragm fixing ring 4 joined to the speaker diaphragm 10 is provided on a frame 5 of the speaker, and a voice coil bobbin 6 is joined to the back of the boundary between the center cap portion 1a and the cone portion 1b of the body member 1.
  • FIG. 4 shows a half sectional view of the state.
  • the cone portion 1b to which the ring member 2 is joined has a rising shape inclined toward the front of the speaker. Therefore, positioning (centering) is easy. Therefore, it is easy to manufacture. Further, the cone portion 1b has a rising shape from the inner circumference to the outer circumference, and if the angle of the rising shape is tight, rigidity is increased due to the shape.
  • the vertex of the center cap portion 1a is higher than the height of the outer circumference of the cone portion 1b.
  • the outer circumference of the cone portion 1b may be higher than the vertex of the center cap portion 1a.
  • a voice coil is wound around the outer periphery of the voice coil bobbin 6, and the voice coil is disposed in a magnetic gap of a magnetic circuit (both are not shown). Then, when an audio signal is input to the voice coil, the speaker diaphragm 10 having the above-described configuration coupled to the voice coil bobbin vibrates and emits sound.
  • the headphones are speakers mounted on the head, and are not limited to overhead headphones or other headphones that cover the ears, but also include so-called earphones such as canal headphones, inner ear headphones, and earphone headphones.
  • the voice coil may be bonded to the speaker diaphragm 10 via the voice coil bobbin 6 or may be directly bonded to the speaker diaphragm 10 without the voice coil bobbin 6. By directly joining the voice coil to the speaker diaphragm 10, the weight can be reduced.
  • FIG. 5 shows a comparison between the frequency characteristics of the speaker diaphragm of the present invention and the frequency characteristics of a conventional speaker diaphragm made of a single piece of paper material.
  • the solid line A indicates the example of the present invention, and the broken line B indicates the conventional example. .
  • the frequency characteristics in FIG. 5 were measured in an anechoic room.
  • Inventive Example A and Conventional Example B were prepared using paper materials formed with the same blending ratio of pulp, carbon fiber, and biocellulose, but with different basis weights.
  • the center cap portion 1a and the cone portion 1b can be vibrated in the same phase even at 12 kHz, and the split resonance can be reduced. For this reason, as shown in FIG. 5, in the example A of the present invention, a good sound pressure characteristic can be obtained even at a high frequency of 12 kHz after 10 kHz as compared with the conventional example B.
  • the cone portion 1b of the body member 1 having a basis weight of 40 g / m 2 also in the specification of the basis weight 40 g / m 2 of the present invention example of the caliber formed by joining the ring member 2 A, suppressing the increase in mass As a result, sound pressure was secured up to about 20 kHz, and good frequency characteristics were obtained.
  • the frequency characteristics can be fine-tuned by changing the mixing ratio of carbon fiber and biocellulose to pulp.
  • one ring member 2 is bonded to the cone portion 1b, but the rigidity can be adjusted by using a plurality of bonded structures.
  • the combination of the body member 1 and the ring member 2 is not limited to the same type of material, but may be a combination of different materials such as resin and metal.

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Abstract

振動板本体の外周に形成されたコーン部にリング部材を接合し、リング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合した構成とし、振動板本体の形状変更を要せず剛性を高め、つまり振動板本体の重量増加を招来することなく剛性を向上させ、高域での音圧低下を防止した。

Description

スピーカ用振動板
　本開示はヘッドホンに用いると好適なスピーカ用振動板に関する。
　ヘッドホンに使用されるスピーカは装着感やデザインの要求によりスピーカ自体は小型であって薄くする必要があり、よってそれに用いられる振動板も薄いものが要求される。
　このため、ドーム状の振動板ではドーム部分の全高を低くしなければならないという制約を受け剛性が低下する。
　振動板の素材としてはポリオレフィンやポリエステルなどの合成高分子や新素材を用いたもの等の種々のものが存在するが、現在においても性能面やコスト面等で優れた紙材（セルロース）が多く用いられている。
　上述のように、スピーカを薄くするとそれに伴って振動板も平面に近くなり、セルロースを主素材とする振動板は形状的に剛性を確保するのが困難になり、振動板に分割共振が発生する。この分割共振の影響により、図６に示すように、高域においてピークやディップ（山や谷）が発生し、音圧が低下し周波数特性が悪化するという問題が生じる。
　このようなことから、剛性を向上させた振動板が種々提供されている。
特許第４９９９８９９号 米国特許９２７７３２４ ＷＯ２０１４／０４５００８ 特開昭５０－１４４４２６号
　特許文献１の振動板はセンターキャップ部とコーン部とを一体形成したフリーエッジ構造を採用している。
　しかしながら、このようにセンターキャップ部とコーン部とを一体化した振動板でも分割共振により高域の音圧が減衰し、また、共振点が低く、再生したい帯域にかかる場合には再生に問題が生じるという課題がある。
　このため、分割共振点の周波数を高くする手段が考えられてきた。
　剛性を向上させるために振動板の厚さを大きくすると、特許文献１のような単一部品では全体の厚さが厚くなり、必要以上に質量が増加し、音圧が低下するという課題が生じる。
　また、全高を大きくするとサイズが大きくなってしまい装着感に影響を及ぼしたり、所望のデザインとすることができないという課題が生じる。
　特許文献２ではセンターキャップ部の外周に別部品のリング状部材を設ける構成を採用している。すなわち、リング状部材の内周部にセンターキャップ部の外周部を結合し、リング状部材の外周部にエッジ部を結合するようにしており、このような構造の振動板は各部品同士の位置合わせが困難であり、製造工程が煩雑になるという課題がある。
　特許文献３でもセンターキャップ部の外周にリング状部材を結合した構成としているが、この場合、リング状部材の形状もドーム状にし、かつ厚さもセンターキャップ部の厚さの２倍以上とし、剛性を確保するようにしている。
　この特許文献３のものではリング状部材をドーム形状としたり、厚みを増したりするなどしなければならないため、製造が煩雑であり、また、厚みを増すとその分質量が増加し、音圧が低下するという課題がある。
　特許文献４ではセンターキャップ部の外周部の内側に補強リング部を接合する構成を採用している。
　この振動板では、ドーム状のセンターキャップ部の湾曲した外周部内側の形状に合致するように補強リング部を作成して接合しなければならず、センターキャップ部の形状変更を招来し、かつ製造も煩雑であるという課題がある。
　本開示は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、センターキャップ部とその外周部のコーン部からなる振動板のボディ部材の形状をなんら変更せず容易に剛性を高め、高域側の周波数特性を向上させたスピーカ用振動板を提供することにある。
　請求項１記載の本発明の実施形態に係るスピーカ用振動板は、センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部にリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合したことを特徴とする。
　請求項２に係る本発明の実施形態は、請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記センターキャップ部はドーム状をなし、前記コーン部の前面又は背面に前記コーン部と同形状の前記リング部材を接合したことを特徴とする。
　請求項３に係る本発明の実施形態は、請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記エッジの外周部に振動板固定リングを接合したことを特徴とする。
　請求項４に係る本発明の実施形態は、請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記ボディ部材と、前記リング部材とは、パルプにバイオセルロース及びカーボンファイバを配合してなることを特徴とする。
　請求項５に係る本発明の実施形態は、請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記リング部材が接合された前記コーン部は前方に向って立ち上がり形状をなすことを特徴とする。
　請求項６に係る本発明の実施形態は、請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記スピーカ用振動板はヘッドホン用であることを特徴とする。
　この発明の実施形態によれば、センターキャップ部とその外周のコーン部からなるボディ部材の形状を変更せず、コーン部にリング部材を接合してコーン部の剛性を向上させている。したがって、ボディ部材のコーン部分の厚さを周方向で均一に管理可能であり、また、ボディ部材は薄く軽量化しても剛性を向上させることができ、コーン部にリング部材を接合しても全体の質量増加を抑制できるので、音圧の低下や高域の減衰を抑制できる。
　また、ボディ部材の外周部、つまりコーン部の剛性を高めることができるため、分割共振点を高域にシフトでき、高域での音圧低下を防ぐことができ、周波数特性を向上させることができる。
　また、コーン部は前面（スピーカの前方）に向って傾斜する立ち上がり形状であるため、径方向の位置決め（中心合わせ）が容易であり、製造しやすく、かつ立ち上がり形状とすれば剛性も向上するといった利点がある。
本発明の一実施例の分解斜視図である。 同上の組立斜視図である。 同上の平面図である。 同上の半断面図である。 本発明の一実施例の周波数特性の説明図である。 従来の周波数特性の説明図である。
　以下、図面に沿って本発明の好ましい実施例を説明する。
　本発明の実施形態のスピーカ用振動板の主たる用途はヘッドホンを対象とし、また、素材は好ましくは紙材であり、フリーエッジタイプのスピーカ用振動板であることを前提としている。
　図１において、１は振動板のボディ部材で、このボディ部材１は、ドーム状のセンターキャップ部１ａと、その外周縁において径方向外側に張り出して形成されたフランジ状のコーン部１ｂにて構成されている。２はリング部材で、このリング部材２はコーン部１ｂとほぼ同形状をなしコーン部１ｂにウレタンまたはゴム系の接着剤を介して重ね熱プレスにより貼り合せられ接合され一体化される。リング部材２はボディ部材１とは別に抄紙され、平板状に形成され製造しやすい単純形状としている。本発明ではリング部材２をコーン部１ｂとほぼ同形状とすることでコーン部形状を変更せずにコーン部１ｂの剛性増強を可能としている。また、リング状の部材とすることでボディ部材１のリング状のコーン部１ｂに正確に貼り合せでき、振動板を周方向に均一に構成できる。これによってボディ部材１のコーン部１ｂの全周にわたってリング部材２を貼り合せることで、ボディ部材１全体を同相で動かすことができる。なお、図１では、リング部材２をコーン部１ｂの前面に貼り合わせしているが、貼り合せはコーン部１ｂの前面または背面いずれでも良い。
　このリング部材２と、センターキャップ部１ａおよびコーン部１ｂとからなるボディ部材１とは好ましくは同じ素材、例えば木材パルプ又は非木材パルプ等のパルプ（セルロース）に対しバイオセルロース、そしてカーボンファイバの補強材を所定量配合することで素材剛性を向上させている。補強材はマイクロファイバとカーボンファイバに限定されるものではなく、その他の補強材を用いることもできる。
　パルプに対しバイオセルロースや補強材のカーボンファイバ等の配合量はスピーカ用振動板の用途に応じ適宜最適な配合比が選択される。
　また、図１において、３はリング状であってドーム状のエッジ、４は金属製の振動板固定リングである。
　エッジ３の内周部はリング部材２又はコーン部１ｂの外周部に接着剤を介し接合され、振動板固定リング４は図示の状態においてエッジ３の外周部背面側に接合されるが、場合によっては前面側に接合されることもある。
　図２は組立状態の斜視図、図３は平面図を示す。
　図４は上記スピーカ用振動板１０に接合した振動板固定リング４をスピーカのフレーム５に設け、かつボディ部材１のセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとの境界部分背面にボイスコイルボビン６を接合した状態の半断面図を示す。
　リング部材２が接合されたコーン部１ｂはスピーカの前方に向って傾斜する立ち上がり形状としている。したがって位置決め（中心合わせ）が容易である。よって、製造しやすい。また、コーン部１ｂは内周側から外周側にかけての立ち上がり形状になっており、立ち上がり形状の角度をきつくすればその形状に起因して剛性が高まる。
　立ち上がり形状は、センターキャップ部１ａの頂点がコーン部１ｂの外周の高さより高いが、高さに制約が無い機種ではセンターキャップ部１ａの頂点よりコーン部１ｂの外周が高い場合もある。
　なお、周知のようにボイスコイルボビン６の外周部にはボイスコイルが巻装され、ボイスコイルは磁気回路の磁気ギャップ内に配設されるなどし（いずれも図示せず）、ヘッドホン用スピーカが構成され、ボイスコイルに音声信号を入力すればボイスコイルボビンに結合された上記構成のスピーカ用振動板１０が振動し音が放射される。
　なお、ヘッドホンは頭部に装着するタイプのスピーカであり、オーバーヘッド型等の耳を覆うようなヘッドホンに限定されるものでなく、カナル型、インナーイヤー型、耳かけ型等のいわゆるイヤホンも含まれる。また、ボイスコイルは、ボイスコイルボビン６を介してスピーカ用振動板１０に接合する他、ボイスコイルボビン６を介さずに、スピーカ用振動板１０に直接ボイスコイルを接合してもよい。ボイスコイルをスピーカ用振動板１０に直接、接合することで、軽量化を図ることができる。
　図５は本発明のスピーカ用振動板の周波数特性と、従来の紙材単一部品からなるスピーカ用振動板の周波数特性との比較で、実線Ａは本発明例、破線Ｂは従来例を示す。なお、図５の周波数特性は、無響室にて測定した。本発明例Ａと従来例Ｂとは、パルプ、カーボンファイバ及びバイオセルロースを同じ配合比とし、坪量を変更して形成した紙材を用いて作製した。
　本発明例Ａと従来例Ｂのスピーカ用振動板について、１０ｋＨｚと１２ｋＨｚにおける振動状況を観察した。１０ｋＨｚでは、本発明例Ａおよび従来例Ｂのいずれの振動板も、センターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが同相で振動し、図５に示すように、ＡもＢも同様に高い音圧特性が得られる。１２ｋＨｚでは、本発明例Ａの振動板はセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが同相で振動するのに対し、従来例Ｂの振動板はセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが逆相に振動する。このように、本発明例Ａのスピーカ用振動板については、１２ｋＨｚにおいてもセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとを同相で振動させることができ、分割共振を減少できる。このため、図５に示すように、本発明例Ａは従来例Ｂと比較して、１０ｋＨｚ以降の高域の１２ｋＨｚにおいても良好な音圧特性が得られる。
　従来例Ｂの紙材の場合において、種々実験を行った結果、口径φ１４ｍｍ（振動板固定リングの外径）のスピーカにおいて坪量５０ｇ／ｍ２で、パルプにカーボンファイバ、バイオセルロースを配合した仕様が最良であった。しかしながら、その仕様でも周波数特性で高域１０ｋＨｚ以降で音圧が低下した。また、図示は省略するが、従来例Ｂと同様の材料配合比とし、坪量７５ｇ／ｍ２で作製した紙材単一部品からなるスピーカ用振動板では質量が増加し、全域で音圧が低下した。
　これに対し、坪量４０ｇ／ｍ２のボディ部材１のコーン部１ｂに、同じく坪量４０ｇ／ｍ２のリング部材２を接合した同口径の本発明例Ａの仕様では、質量の増加を抑制でき、２０ｋＨｚ程度まで音圧が確保でき良好な周波数特性が得られた。
　なお、上記実施例において、前述のように、パルプに対しカーボンファイバとバイオセルロースの配合比を変えることで周波数特性を微調整可能である。
　また、図示例ではコーン部１ｂに対し一枚のリング部材２を貼り合せているが、複数枚の貼り合せ構造とすることによっても剛性を調整することができる。
　また、ボディ部材１とリング部材２との組み合わせは同種の素材同士に限定されるものでなく、樹脂、金属等の異種材料の組み合わせとしても良い。
１０　スピーカ用振動板
１　　ボディ部材
１ａ　センターキャップ部
１ｂ　コーン部
２　　リング部材
３　　エッジ
４　　振動板固定リング
５　　フレーム
６　　ボイスコイルボビン（ボイスコイル）
Ａ　　本発明例
Ｂ　　従来例

 

Claims (6)

  1. 　センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部にリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
  2. 　請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記センターキャップ部はドーム状をなし、前記コーン部の前面又は背面に前記コーン部と同形状の前記リング部材を接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
  3. 　請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記エッジの外周部に振動板固定リングを接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
  4. 　請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記ボディ部材と、前記リング部材とは、パルプにバイオセルロース及びカーボンファイバを配合してなることを特徴とするスピーカ用振動板。
  5. 　請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記リング部材が接合された前記コーン部は前方に向って立ち上がり形状をなすことを特徴とするスピーカ用振動板。
  6. 　請求項１記載のスピーカ用振動板において、前記スピーカ用振動板はヘッドホン用であることを特徴とするスピーカ用振動板。

     
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